基于物理的自然场景仿真与绘制是计算机图形学中的一个重要研究方向,在影视特效、游戏虚拟场景构建、数值仿真等领域都有着广泛的应用,近年来受到越来越多的关注。在对包含单种相的简单场景进行模拟时,直接采用力学领域的经典模型即可。但是对于包含多种相的复杂场景,需要对基本的计算模型进行拓展。本文对基本的粒子计算框架进行了改造和扩展,实现了单种物质的固-液-气三种相之间转变过程的模拟。在模拟时,将原本完整的粒子拆分为多种组分,使用质量分数向量表示各个相质量的空间分布。然后,在模拟空间中叠加温度场,并构建相变模型计算复合粒子中质量分数向量的转变。同时,为了模拟现实中的“相变延时”现象,添加了“相变潜热”的积累过程,保证相变在同时满足温度和潜热两个条件时才真正发生。为了计算复合粒子的迁移,构建了适用于复合粒子的运动模型。基于流体力学和固体力学中两种经典物理模型形式上的相似性,通过对相关力学项进行整合,可以为复合粒子构建统一的计算模型。在得到粒子集合的空间位置后,利用Level Set算法构建空间距离场,进一步采用Marching Cube算法从空间距离场中提取出三角面片的集合,最后通过POV-Ray光线追踪器得到渲染之后的结果。利用上述粒子混合模型对三个场景进行模拟,分别为固-液转变的“融化”场景、液-气转变的“沸腾”场景以及包含三种相的复合场景。结果表明,构建的计算模型可以对相变过程进行模拟。同时,在对各分场景进行模拟时,粒子混合模型的计算时间与当前最新的方法具有一定的可比性。